Особенности теплового расширения воды. Расширение воды
Особенности теплового расширения воды Тепловое расширение воды
У большинства веществ объем при плавлении увеличивается, а при отвердевании уменьшается, при этом изменяется и плотность вещества.
Плотность вещества при плавлении уменьшается, а при отвердевании увеличивается. Но существуют такие вещества, как, например, кремний, германий, висмут, у которых плотность при плавлении увеличивается, а при отвердевании уменьшается. К этим веществам относится и лед (вода).
Опыт показывает, что вода имеет, наибольшую плотность при 4°С. Это объясняется особенностями строения кристаллической решетки льда. Если в жидком состоянии молекулы Н2О расположены вплотную друг к другу, то при кристаллизации расстояние между ближайшими молекулами увеличивается и в кристалле между молекулами образуются «пустоты». Поэтому плотность воды больше, чем льда, и достигает наибольшего значения при 4"С. При повышении или понижении температуры от 4°С плотность воды уменьшается, объем увеличивается.
Вследствие того, что почти 80% поверхности Земли покрыто водой, особенности ее теплового расширения оказывают огромное влияние на климат Земли. При нагревании воды в открытых водоемах, имеющей температуру 1—2°С, происходит непрерывная смена слоев воды, имеющих различную температуру. Так происходит до тех пор* пока не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся менее плотными, а потому остаются наверху. Этим объясняется тот факт, что в глубоких водоемах температура воды, начиная с некоторой глубины близка к температуре наибольшей плотности воды.
Этой особенностью теплового расширения воды объясняется тот факт, что водоемы зимой не промерзают до дна. При охлаждении, пока температура поверхностного слоя не достигнет 4°С, плотность более теплой воды ниже плотности более холодной, поэтому более теплая вода поднимается вверх, а более холодная опускается вниз.
В интервале температур от 0 до 4°С значения плотностей меняются: теперь уже вода, имеющая более высокую температуру, опускается вниз, г более холодная перемещается вверх и, охлаждаясь, замерзает.
Расширение воды при замерзании ведет к разрушению горных пород, сосудов, в которых она находится.
2. Фотоэффект.
В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой Е = hv, где h — постоянная Планка, равная 6,63 • 10 Дж • с, v — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспириментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым.
Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дугой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.
В результате исследований были установлены следующие эмпирические закономерности:
— количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;
— максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
Кроме того, были установлены два фундаментальных свойства.
Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сразу в момент начала освещения.
Во-вторых, наличие характерной для каждого металла минимальной частоты vmin — красной границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при v < vmin фотоэффект не происходит при любой энергии света, а если v > vmin, то фотоэффект начинается даже при малой энергии.
Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г.
В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию hv. При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых). Работа выхода — это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла.
Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна: тv /2 — hv - Авых. Следовательно, 
. Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.
Если hv < Авых, то фотоэффекта не происходит. Значит, красная граница фотоэффекта равна vmin = A/h.
Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.
studfiles.net
Тепловое расширение - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Тепловое расширение - вода
Cтраница 2
Другие кривые указывают на сравнительное влияние давления и растворимости газа на тепловое расширение воды. Вообще говоря, при существующих в нефтяных пластах температурах и давлениях растворимость газа и давление оказывают пренебрежимо-малое влияние на тепловое расширение воды. Совершенно ясно, что практически давление оказывает большое влияние только на растворимость газа в воде. Однако при низких температурах ( от О до 51 7 С) влиянием давления и растворимости газа на тепловое4 расширение воды не следует пренебрегать. Поэтому необходим учитывать и минерализацию воды, так как она влияет на растворимость газа. [17]
Теплота q cmkT при нагревании воды идет на увеличение AU ее внутренней энергии и на совершение при тепловом расширении воды работы A pa V puaV0 ДГ против сил атмосферного давления. [18]
Указанная ажурная структура воды как квазикристаллической субстанции хорошо объясняет аномалии физических свойств воды и, в частности, особенность теплового расширения воды. С другой стороны, с повышением температуры происходит ломка ажурной структуры воды, что, естественно, приводит к более плотной упаковке самих молекул. Первый эффект ( эффект колебаний) должен обусловливать уменьшение плотности воды. Второй эффект ( эффект ломки структуры) должен, напротив, приводить к увеличению плотности воды по мере нагревания. При нагревании до 4 С преобладает эффект структуры, поэтому плотность воды растет. При дальнейшем нагревании начинает преобладать эффект колебаний, поэтому плотность воды уменьшается. [19]
Например, при глубине скважины 3000 м и статическом уровне h 15 м, принимая во внимание средний коэффициент теплового расширения воды в пределах температур от устья ( г 20) до забоя ( ЛОО С) порядка 0 4 - 10 - 4 С-1, находим по формуле ( XI. [20]
Указанная ажурная структура воды как квазикристаллической субстанции хорошо объясняет аномалии физических свойств воды и, в частности, особенность теплового расширения воды. С другой стороны, с повышением температуры происходит ломка ажурной структуры воды, что, естественно, приводит к более плотной упаковке самих молекул. Первый эффект ( эффект колебаний) должен обусловливать уменьшение плотности воды. При нагревании до 4 С преобладает эффект структуры, поэтому плотность воды растет. При дальнейшем нагревании начинает преобладать эффект колебаний, поэтому плотность воды уменьшается. [21]
Образование СГПД связывают также с уплотнением пород-коллекторов в результате цементации, с освобождением дополнительного объема воды при переходе монтмориллонита в иллит, с тепловым расширением воды и другими процессами, протекающими в недрах земли. СГПД, являющееся следствием тектонических напряжений, может быть свойственно пластам-коллекторам в пределах локальных тектонических СГПД или даже отдельных тектонических блоков. [22]
Тепловое расширение воды при любых заданных условиях определяется углом наклона кривой и имеет размерность м3 / м3 - град. [23]
Для пластовых вод о, колеблется в пределах ( 18 - 90) - 10 5 1 / град. На тепловое расширение воды существенное влияние, помимо давления, оказывает растворимость газа в воде, а также модералИзация воды. [24]
По ним определяют сжимаемость дегазированной воды в зависимости от минерализации, температуры и давления. Коэффициент теплового расширения воды несколько изменяется при различном давлении, но в основном зависит от температуры и минерализации. [26]
В закрытой оборотной системе вода непрерывно циркулирует через рубашки цилиндров компрессора, охлаждаясь, кяк правило, в воздушных холодильниках радиаторного типа. Для компенсации теплового расширения воды в линию включают буферный бак с поплавковым регулятором. [27]
На рис. 1.5 показаны результаты экспериментов [34], выполненных в более широком, чем ранее, интервале температур: от 0 до 90 С. Это позволяет совместить кривые теплового расширения воды в тонких порах ( /) и объемной воды ( 2) в области температур 80 - 90 С. При повышении температуры отличия плотности уменьшаются, составляя около 1 % при 35 С. [28]
На рис. 1.5 показаны результаты экспериментов [34], выполненных в более широком, чем ранее, интервале температур: от 0 до 90 С. Это позволяет совместить кривые теплового расширения воды в тонких порах ( 1) и объемной воды ( 2) в области температур 80 - 90 С. При повышении температуры отличия плотности уменьшаются, составляя около 1 % при 35 С. [29]
Расширитель 9 предназначен для создания дополнительного объема с тем, чтобы уровень конденсата в конденсационном трубопроводе не повысился до уровня нагревательных змеевиков 8 и не выключил бы таким образом часть поверхности нагрева из процес - ( са теплообмена. Расширитель 9 необходим вследствие теплового расширения воды. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Расширение - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Расширение - вода
Cтраница 1
Расширение воды при замерзании является одной из причин и другого, важного в жизни Земли явления - разрушения горных пород. Во время мороза сначала замерзает верхний слой; при этом более глубокие слои будут заперты. Когда же и эти слои начнут замерзать, то они, увеличиваясь при этом в объеме, будут расширять трещину. [1]
Расширение воды при замерзании является одной из причин и другого, важного в жизни Земли явления - разрушения горных пород. Во время мороза сначала замерзает верхний слой; при этом более глубокие слои будут заперты. Когда же и эти слои начнут замерзать, то они, увеличиваясь при этом в объеме, будут расширять трещину. [3]
Расширение воды при замерзании связано с тем, что при нерегулярном расположении ( или при регулярном только в узких областях) молекулы воды занимают меньший объем, чем при совершенно регулярной ориентации в случае образования тридимитной структуры. Вследствие расширения воды при замерзании ( по принципу Ле-Шателье) с увеличением давления температура замерзания понижается. Однако если после замерзания давление превосходит определенную величину, то образуются другие модификации льда, которые плотнее обычного, даже большей частью плотнее жидкой воды. Поэтому разрывающего цействия, которое оказывает вода, заключенная в железные сосуды или скапливающаяся в трещинах скал, не происходит в том случае, если вода перед замерзанием оказывается уже под очень высоким давлением. [5]
Расширение воды при ее назревании довольно существенно и учитывается при эксплоатаЦии паровых котлов: растопка котлов начинается при самом низком уровне воды в водомерных приборах, с TBMI, чтобы1 ко времени доведения давления пара в котле до рабочего этот уровень, повышаясь в результате расширения воды, достиг бы своего нормального положения. [6]
Расширение воды при нагревании отличается от расширения других жидкостей, объем которых плавно увеличивается с повышением температуры. Если атмосферное давление нормально, то вода занимает наименьший объем при 4 С. С понижением температуры до О С ( точка замерзания) объем воды увеличивается. На рис. 9.4 представлен график зависимости объема воды от температуры только до 14 С, но уже видно, что кривая поднимается все круче к точке кипения. [7]
Расширением воды при замерзании объясняется и то, что лед на воде плавает, а не падает на дно. [8]
От расширения воды при замерзании в коробке 2 и невозможности выхода ее в замерзшие каналы 8 в коробке образуется значительное давление, которое, действуя на поршенек 3, продвигает его в сторону водяной рубашки, выжимает крышку 4 и открывает отверстие, закрытое этой крышкой, вследствие чего вода из водяной рубашки выливается наружу. [9]
Вследствие расширения воды при замерзании ( по принципу Ле-Шателье) с увеличением давления температура замерзания понижается. Однака если после замерзания давление превосходит определенную величину, то образуются другие модификации льда, которые плотнее обычного, даже большей частью плотнее жидкой воды. Поэтому разрывающего действия, которое оказывает вода, заключенная в железные сосуды или образования трещин в камнях, при замерзании не происходит в том случае, если вода перед замерзанием оказывается уже под очень высоким давлением. [11]
Вследствие расширения воды при замерзании ( по принципу Ле-Шателье) с увеличением давления температура замерзания понижается. Однако если после замерзания давление превосходит определенную величину, то образуются другие модификации льда, которые плотнее обычного, даже большей частью плотнее жидкой воды. Поэтому разрывающего действия, которое оказывает вода, заключенная в железные сосуды или образования трещин в камнях, при замерзании не происходит в том случае, если вода перед замерзанием оказывается уже под очень высоким давлением. [13]
Особенности расширения воды имеют громадное значение для климата Земли. Большая часть ( 79 %) поверхности Земли покрыта водой. Солнечные лучи, падая на поверхность воды, частично отражаются от нее, частично проникают внутрь воды и нагревают ее. Если температура воды низка, то нагревшиеся слои ( например, при 2 С) более плртны, чем холодные слои ( например, при 1 С), и потому опускаются вниз. Их место занимают холодные слои, в свою очередь нагревающиеся. Таким образом, происходит непрерывная смена слоев воды, что способствует равномерному прогреванию всей толщи воды, пока не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся все менее плотными, а потому и остаются вверху. [14]
Особенности расширения воды имеют громадное значение для климата Земли. Большая часть ( 79 %) поверхности Земли покрыта водой. Солнечные лучи, падая на поверхность воды, частично отражаются от нее, частично проникают внутрь воды и нагревают ее. Если температура воды низка, то нагревшиеся слои ( например, при 2е С) более плотны, чем холодные слои ( например, при 1 С), и потому опускаются вниз. Их место занимают холодные слои, в свою очередь нагревающиеся. Таким образом, происходит непрерывная смена слоев воды, что способствует равномерному прогреванию всей толщи воды, пока не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся все менее плотными, а потому и остаются вверху. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Расширение - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Расширение - вода
Cтраница 2
Особенности расширения воды имеют громадное значение для климата Земли. Большая часть ( 79 %) поверхности Земли покрыта водой. Солнечные лучи, падая на поверхность воды, частично отражаются от нее, частично проникают внутрь воды и нагревают ее. Если температура воды низка, то нагревшиеся слои ( например, при 2 С) более плотны, чем холодные слои ( например, при ГС), и потому опускаются вниз. Их место занимают холодные слои, в свою очередь нагревающиеся. Таким образом, происходит непрерывная смена слоев воды, что способствует равномерному прогреванию всей толщи воды, пока не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся все менее плотными, а потому и остаются вверху. [16]
Особенностью расширения воды объясняется то, что вода в прудах и озерах не промерзает зимой до дна. Осенью при охлаждении до температуры 4 она опускается на дно и на ее место снизу поступают более теплые слои воды. Здесь же надо обратить внимание обучаемых на то, что тепловое расширение тел имеет особенно большое значение. [17]
Особенности расширения воды имеют громадное значение для климата Земли. Солнечные лучи, падая на поверхность во ды, частично отражаются от нее, частично проникают внутрь воды и нагревают ее. Если температура воды низка, то нагревшиеся слои ( например, при 2 С) более плотны, чем холодные ( например, при 1 С), и потому опускаются вниз. Их место занимают холодные слои, в свою очередь нагре вающиеся. Таким образом, происходит непрерывная смена слоев воды, что способствует равномерному прогреванию всей толщи воды, тюка не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся все менее плотными, а потому и остаются вверху. [18]
Как известно, расширение воды при разработке местоскоп-лений и падении пластового давления в природном резервуаре обусловливает упруго-водонапорный режим. Учитывая большой объем воды в природных резервуарах, не следует игнорировать этот фактор при рассмотрении причин миграции УВ в земной коре. Однако судить о масштабах миграции УВ под действием упругих сил трудно, учитывая небольшую величину коэффициентов расширения воды и в особенности пород. [19]
Но, вследствие расширения воды затворения при замерзании, в бетоне при повторном вибрировании образуется значительный объем пор и соответственно прочность будет очень низкой. [21]
Свободная часть служит для расширения воды при нагреве и сбора пара. [22]
При дальнейшем росте температуры закономерное расширение воды, обусловливаемое усилением молекулярного движения, превосходит эффект структурной перестройки лед-вода, и плотность последней плавно снижается. [23]
Следовательно, при определении расширения воды в водяных системах отопления нужно принимать во внимание е только разность температур двух столбов воды, под влиянием которой создается циркуляционный напор ( естественное давление), но также и сами температуры. С повышением температуры воды и при сохранении постоянного температурного перепада давление увеличивается. [24]
При водонапорном режиме силы расширения воды равномерно продвигают жидкость к забою скважины, благодаря разности давлений в пласте и устье скважины. При этом течение воды носит неравномерный характер. Сила, воздействующая на нефть, обычно равна сопротивлению столба жидкости от поверхности до пласта и начального давления в системе сбора. Так как вода вторгается в нефтяную часть за счет расширения ее в водоносной области, то по мере удаления от нефтенасыщеннои части, где происходит снижение давления, количество ее, фильтрующееся по пласту, будет уменьшаться. [25]
В чем заключается особенность расширения воды при нагревании. [26]
Торри также подчеркивает значение расширения воды для режима месторождения Ист Техас. [27]
Остальная часть объема служит для расширения воды при нагреве и сбора пара, поступающего в верхние части баков через тонкие пароотводные трубки. По ним отводится воздух и пар из верхних коллекторов секций холодильника, верхних точек моноблоков дизеля, выходной трубы котла обогрева и маслоохладителя гидропередачи. [28]
В обратимом процессе испарение и расширение воды производит работу. Эта работа, сохранившись в окружающей среде, будет доступна, если потребуется, в обратном процессе. В необратимом процессе вода не будет производить работы и возможность получения работы от нее будет потеряна. Следовательно, в необратимом процессе от резервуара отводится меньше тепла. [29]
На данном промежутке времени процесс расширения воды происходит по всей толщине водоносного пласта. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Особенности теплового расширения воды
Тепловое расширение воды
У большинства веществ объем при плавлении увеличивается, а при отвердевании уменьшается, при этом изменяется и плотность вещества.
Плотность вещества при плавлении уменьшается, а при отвердевании увеличивается. Но существуют такие вещества, как, например, кремний, германий, висмут, у которых плотность при плавлении увеличивается, а при отвердевании уменьшается. К этим веществам относится и лед (вода).
Опыт показывает, что вода имеет, наибольшую плотность при 4°С. Это объясняется особенностями строения кристаллической решетки льда. Если в жидком состоянии молекулы Н2О расположены вплотную друг к другу, то при кристаллизации расстояние между ближайшими молекулами увеличивается и в кристалле между молекулами образуются «пустоты». Поэтому плотность воды больше, чем льда, и достигает наибольшего значения при 4"С. При повышении или понижении температуры от 4°С плотность воды уменьшается, объем увеличивается.
Вследствие того, что почти 80% поверхности Земли покрыто водой, особенности ее теплового расширения оказывают огромное влияние на климат Земли. При нагревании воды в открытых водоемах, имеющей температуру 1—2°С, происходит непрерывная смена слоев воды, имеющих различную температуру. Так происходит до тех пор* пока не будет достигнута температура, соответствующая максимальной плотности. При дальнейшем нагревании верхние слои становятся менее плотными, а потому остаются наверху. Этим объясняется тот факт, что в глубоких водоемах температура воды, начиная с некоторой глубины близка к температуре наибольшей плотности воды.
Этой особенностью теплового расширения воды объясняется тот факт, что водоемы зимой не промерзают до дна. При охлаждении, пока температура поверхностного слоя не достигнет 4°С, плотность более теплой воды ниже плотности более холодной, поэтому более теплая вода поднимается вверх, а более холодная опускается вниз.
В интервале температур от 0 до 4°С значения плотностей меняются: теперь уже вода, имеющая более высокую температуру, опускается вниз, г более холодная перемещается вверх и, охлаждаясь, замерзает.
Расширение воды при замерзании ведет к разрушению горных пород, сосудов, в которых она находится.
Фотоэффект.
В 1900 г. немецкий физик Макс Планк высказал гипотезу: свет излучается и поглощается отдельными порциями — квантами (или фотонами). Энергия каждого фотона определяется формулой Е = hv, где h — постоянная Планка, равная 6,63 • 10 Дж • с, v — частота света. Гипотеза Планка объяснила многие явления: в частности, явление фотоэффекта, открытого в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцем и изученного экспириментально русским ученым Александром Григорьевичем Столетовым.
Фотоэффект — это явление испускания электронов веществом под действием света. Если зарядить цинковую пластину, присоединенную к электрометру, отрицательно и освещать ее электрической дугой (рис. 35), то электрометр быстро разрядится.
В результате исследований были установлены следующие эмпирические закономерности:
— количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны;
— максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
Кроме того, были установлены два фундаментальных свойства.
Во-первых, безынерционность фотоэффекта: процесс начинается сразу в момент начала освещения.
Во-вторых, наличие характерной для каждого металла минимальной частоты vmin — красной границы фотоэффекта. Эта частота такова, что при v < vmin фотоэффект не происходит при любой энергии света, а если v > vmin, то фотоэффект начинается даже при малой энергии.
Теорию фотоэффекта создал немецкий ученый А. Эйнштейн в 1905 г.
В основе теории Эйнштейна лежит понятие работы выхода электронов из металла и понятие о квантовом излучении света. По теории Эйнштейна фотоэффект имеет следующее объяснение: поглощая квант света, электрон приобретает энергию hv. При вылете из металла энергия каждого электрона уменьшается на определенную величину, которую называют работой выхода (Авых). Работа выхода — это работа, которую необходимо затратить, чтобы удалить электрон из металла.
Поэтому максимальная кинетическая энергия электронов после вылета (если нет других потерь) равна: тv /2 — hv- Авых. Следовательно, 
. Это уравнение носит название уравнения Эйнштейна.
Если hv < Авых, то фотоэффекта не происходит. Значит, красная граница фотоэффекта равна vmin = A/h.
Приборы, в основе принципа действия которых лежит явление фотоэффекта, называют фотоэлементами. Простейшим таким прибором является вакуумный фотоэлемент. Недостатками такого фотоэлемента являются слабый ток, малая чувствительность к длинноволновому излучению, сложность в изготовлении, невозможность использования в цепях переменного тока. Применяется в фотометрии для измерения силы света, яркости, освещенности, в кино для воспроизведения звука, в фототелеграфах и фототелефонах, в управлении производственными процессами.
Существуют полупроводниковые фотоэлементы, в которых под действием света происходит изменение концентрации носителей тока. Они используются при автоматическом управлении электрическими цепями (например, в турникетах метро), в цепях переменного тока, в качестве невозобновляемых источников тока в часах, микрокалькуляторах, проходят испытания первые солнечные автомобили, используются в солнечных батареях на искусственных спутниках Земли, межпланетных и орбитальных автоматических станциях.
С явлением фотоэффекта связаны фотохимические процессы, протекающие под действием света в фотографических материалах.
Билет № 23
- Электрические заряды. Закон Кулона.
- Давление света. Химическое и тепловое действие света.
- Задача нахождение затраты света.
Ответы:
1. Электрические заряды. Закон Кулона
Законы взаимодействия атомов и молекул удается понять и объяснить на основе знаний о строении атома, используя планетарную модель его строения. В центре атома находится положительно заряженное ядро, вокруг которого вращаются по определенным орбитам отрицательно заряженные частицы. Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным.
Интенсивность электромагнитного взаимодействия определяется физической величиной — электрическим зарядом, который обозначается q. Единица электрического заряда — кулон (Кл).
infopedia.su
Тепловое расширение - вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Тепловое расширение - вода
Cтраница 3
Расширитель 9 предназначен для создания дополнительного объема с тем, чтобы уровень конденсата в конденсационном трубопроводе не повысился до уровня нагревательных змеевиков 8 и не выключил бы таким образом часть поверхности нагрева из процесса теплообмена. Расширитель 9 необходим вследствие теплового расширения воды. [31]
Вода в пластовых условиях претерпевает те же объемные изменения, что и нефть, только в несколько меньшей степени. Наблюдаемые в природных условиях коэфициенты теплового расширения воды колеблются в пределах 0 018 - 0 09 % на Г С. Наибольшие значения относятся к высоким пластовым давлениям и температурам. [32]
Для всех жидкостей, за исключением воды, скорость звука имеет отрицательный температурный коэффициент. Эта аномалия связана, по-видимому, с низким значением коэффициента теплового расширения воды. [33]
Другие кривые указывают на сравнительное влияние давления и растворимости газа на тепловое расширение воды. Вообще говоря, при существующих в нефтяных пластах температурах и давлениях растворимость газа и давление оказывают пренебрежимо-малое влияние на тепловое расширение воды. Совершенно ясно, что практически давление оказывает большое влияние только на растворимость газа в воде. Однако при низких температурах ( от О до 51 7 С) влиянием давления и растворимости газа на тепловое4 расширение воды не следует пренебрегать. Поэтому необходим учитывать и минерализацию воды, так как она влияет на растворимость газа. [34]
Если же вода заключена в безвоздушном замкнутом пространстве с прочными стенками, нагревание воды может быть продолжено сколь угодно далеко за точку ее кипения. При этом плотность скопляющегося над водой пара с каждым градусом все более возрастает, а плотность жидкой воды с каждым градусом все более уменьшается вследствие теплового расширения воды. Но раз две величины изменяются навстречу друг другу так, что одна - меньшая ( плотность пара) все время увеличивается, а другая - большая ( плотность жидкой воды) уменьшается, они должны рано или поздно сравняться. [36]
Если же вода заключена в безвоздушном замкнутом пространстве с прочными стенками, нагревание воды может быть продолжено сколь угодно далеко за точку ее кипения. При этом плотность Скопляющегося и ад водой пара с каждым градусом все более возрастает, а плотность жидкой воды с каждым градусом все более уменьшается вследствие теплового расширения воды. Но раз две величины изменяются навстречу друг другу так, что одна - меньшая ( плотность пара) вое вре. [38]
В цилиндрический калориметр с площадью дна 30 см2 налито 200 см3 воды при температуре 303 К и опущен кусок льда массой 10 г, имеющий температуру 273 К. Определить изменение уровня воды к моменту, когда лед растет, по сравнению с начальным, когда лед уже был в калориметре. Объемный коэффициент теплового расширения воды р 2 6.10 - 3 1 / град. [39]
Современная физика в основе своей является молекулярной физикой. Поэтому особенно важно, хотя бы на простейшем примере идеального газа, ознакомиться с основами молекулярно-кинетической теории вещества. Отдельно обсудим вопрос об особенностях теплового расширения воды. Подробно проанализируем газовые законы и применим их к решению конкретных технических задач. [40]
Затем проводим касательную через данную точку. В результате этой операции находим, что в рассматриваемом случае угол наклона практически совпадает с величиной, полученной в примере VI. Отсюда следует, что в обоих: примерах коэффициенты теплового расширения воды приблизительно одинаковы. [42]
СГПД характерно дЛЯ пластов, расположенных на больших глубинах между мощными толщами глинистых пород, в межсолевых и подсолевых отложениях. Вертикальный градиент СГПД может достигать 0 017 - 0 023 МПа / м, иногда больше. Возникновение СГПД может быть также связано с уплотнением пород вследствие цементации, с освобождением воды при переходе монтмориллонита в пласт, с тепловым расширением воды и другими процессами в пределах локальных тектонических структур или даже отдельных тектонических блоков. Они обусловлены тем, что в определенные моменты геологической истории создавались условия, приводящие к дефициту воды в резервуаре, например, при выщелачивании или перекристаллизации пород или в результате перемещения запечатанных пластов-коллекторов на большие глубины. [43]
СГПД характерно для пластов, расположенных на больших глубинах между мощными толщами глинистых пород, в межсолевых и подсолевых отложениях. Вертикальный градиент СГПД может достигать 0 017 - 0 023 МПа / м, иногда больше. Возникновение СГПД может быть также связано с уплотнением пород вследствие цементации, с освобождением воды при переходе монтмориллонита в пласт, с тепловым расширением воды и другими процессами в пределах локальных тектонических структур или даже отдельных тектонических блоков. Они обусловлены тем, что в определенные моменты геологической истории создавались условия, приводящие к дефициту воды в резервуаре, например, при выщелачивании или перекристаллизации пород или в результате перемещения запечатанных пластов-коллекторов на большие глубины. [44]
На рис. 15 изображены ударная адиабата и изэнтропы воды. Пунктирная кривая отделяет область существования двух фаз: жидкость - пар. Ударная адиабата исходит из начальной точки р0 - 1 кГ / см, F0 1 см3 / г и при достаточно больших давлениях acHMHTq - тически приближается к предельному значению удельного объема 0 355 см3 / г. Если вода подвергается сжатию в ударной волне, амплитуда которой не превышает 84000 кГ / см2, то при последующем изэнтропическом расширении до начального уровня давления ро 1 кгГ / см2 состояние воды - остается жидким. Вследствие того, что коэффициент теплового расширения воды сравнительно мал, эта изэнтропа проходит весьма близко к ударной адиабате и на рис. 15 не проведена. Для больших значений давления на ударном фронте изэнтропы пересекают кривую фазового равновесия и в результате происходит частичное испарение воды. При повышении амплитуды ударной волны увеличивается количество испаренного вещества. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Вода Аномальное расширение воды - Справочник химика 21
Опыт 369. Аномальное расширение воды при понижении температуры ниже 4°С. [c.239]
Вода обладает многими ярко выраженными аномальными свойствами. Все они являются следствием особенностей структуры воды и развитости в ней водородных связей. Плавление твердой воды (льда) сопровождается не расширением, как для подавляющего большинства веществ, а сжатием. Аномально изменение плотности воды с повышением температуры при ее возрастании от О до 4 °С плотность увеличивается, при 4 °С она достигает максимальной величины и только при дальнейшем повышении температуры плотность воды начинает уменьшаться. Зависимость теплоемкости воды от температуры также имеет экстремальный характер. Минимальная теплоемкость достигается при 34,5 °С, что вдвое превышает теплоемкость льда (при плавлении других твердых тел теплоемкость изменяется незначительно). И вообще, удельная теплоемкость воды аномально велика. Она равна 4,2 Дж/(г-К), в то время как, на пример, теплоемкость спирта равна 0,14 Дж/(г-К). Вязкость воды в отличие от вязкости других веществ возрастает с повышением давления в интервале температур от О до 30 °С. Вода имеет температуры плавления и кипения, значительно отличающиеся от этих температур других гидратных соединений, соразмерных с водой. Воде свойственна также исключительно высокая диэлектрическая проницаемость, обусловливающая большую ее растворяющую способность. [c.20]
Выше отмечалось, что все основные физико-химические свойства воды тесно связаны с ее структурой, т. е. являются структурно-чувствительным . От этого зависят все аномальные свойства воды — максимум ее плотности при 4 с, расширение при замерзании, высокие теплоемкость и диэлектрическая проницаемость (определяющая большую растворяющую способность). Возрастание диамагнитной восприимчивости воды с повышением [c.14]Физ. свойства В. аномальны. Плавление льда прн атм. давлении сопровождается уменьшением объема на 9%. Температурный коэф. объемного расширения льда и жидкой воды отрицателен при т-рах соотв. ниже — 210°С и 3,98 °С. Теплоемкость Ср при плавлении возрастает почти [c.394]
С целью исследования температурной зависимости аномальной составляющей объема воды выделим долю объема воды, определяемую деформируемостью молекулы, из общей зависимости объема воды от температуры. Для этого примем, что в районе Г 433° К вода ведет себя как обычная жидкость с постоянным коэффициентом объемного расширения [c.116]
У2(П =3-10-6 (Т—433)2 для Гэкспериментальная зависимость, 2 — уменьшающий с ростом температуры вклад в молекулярный объем, определяющий аномальную зависимость У(Т). Для Уг коэффициент объемного расширения всюду отрицателен и уменьшается (по модулю) с ростом температуры. Таким образом, экспериментальная кривая изменения объема с температурой жидкой воды качественно может быть представлена суммой двух компонент [c.117]
О °С авторы наблюдали разделение фаз. Сообщалось, что аномальная вода отличается от обычной воды а) более низким давлением паров над ней, б) более высокой вязкостью, в) более высокой плотностью, г) значением коэффициента теплового расширения, д) разделением фаз при более низкой температуре 55]. Были обнаружены новые симметричные связи О...........Н...........О, для которых [c.380]
Особенно интересно сопоставить вывод о возможном существовании предельной точки на траектории переохлажденной жидкости с результатами работ [7—10]. Авторами этих работ установлено, что чистая вода при обычном давлении (даже для чрезвычайно тонкодисперсных систем), по-видимому, не может быть переохлаждена ниже —40 °С практически для всех физических свойств обнаружена лямбда-аномалия прп Гя. л —45 °С. Наиболее удивительными признаками аномального поведения являются отклонения вплоть до бесконечности таких свойств, как изотермическая сжимаемость, теплоемкость при постоянном давлении, термическое расширение и вязкость. Теперь мы, очевидно, имеем количественную основу для объяснения этих наблюдений. [c.26]
ВОДЯНОГО пара конденсироваться при понижении давления. Мы настолько свыклись с тем, что падение давления есть признак плохой погоды — дождя или тумана, что не обращаем внимание на аномальность этого факта. Ведь из курса физики известно, что понижение давления переводит насыщенный пар в состояние ненасыщенного и, следовательно, нет оснований ожидать, что падение давления вызовет конденсацию и образование капель жидкости. А у воды именно это и происходит — из пара образуются капли жидкой воды. Причина аномалии в том, что падение давления вызывает расширение водяного пара, а расширение приводит к увеличению средних расстояний между молекулами воды. Энергия, нужная для этого при быстром протекании процесса, черпается из запасов внутренней энергии водяного пара в результате температура пара снижается и начинается конденсация. Еще одна аномалия оказывается обусловленной большими силами межмолекулярного сцепления, или, иными словами, оказывается связанной с асимметричной структурой молекулы воды. [c.34]
Эти данные лишь на 0,5% отличаются от полученных ранее [20]. Коэффициенты объемного расширения (Р) твердого карбамида определены в диапазоне температур —6н-37° С (рис. 5). Как видно из рис. 5, на кривой имеются области аномально высоких значений р при —4- 2 и 25ч-35° С. Эти аномалии наблюдаются и при растворении карбамида в воде (стр. 144) и объясняются [4] полиморф- [c.16]
Такое поведение коэффициента объемного расширения у воды приводит к такому ее аномальному свойству, что в интервале температур 0адиабатном сжатии она не нагревается, как другие жидкости и все газы, а охлаждается . [c.67]
Вода обладает многими специфическими свойствами, имеющими ярко выраженный аномальный характер. Все они - следствие особенностей структуры воды и развитости в ней водородных связей. Плавление твердой воды - льда - сопровождается не расширением, а сжатием, а при замерзании воды объем льда значительно увеличивается. Как известно, подавляющее большинство веществ при плавлении расширяется, а при затвердевании, наоборот, уменьшает свой объем. Аномально также влияние температуры на изменение плотности воды при росте температуры от 273 до 277 К плотность увеличивается, при 277 К она достигает максимальной величины, и только при дальнейшем повышении температуры плотность воды начинает уменьшаться. Зависимость теплоемкости воды от температуры имеет экстремальный характер. Минимальная теплоемкость достигается при температуре 308,5 К и вдвое превышает теплоемкость льда, а при плавлении других твердых тел теплоемкость изменяется незначительно. Удельная теплоемкость воды аномально велика, она равна 4,2 Дж/(г К). Вязкость воды в отличие от вязкости других веществ растет с повьццением давления в интервале температур от 273 до 303 К. Вода имеет температуру плавления и кипения, значитель- [c.186]
Наиболее известная аномалия в свойствах воды — это возрастание плотности при плавлении льда и дальнейшее увеличение ее при нагревании от О до 4°С. Кроме того, некоторые другие свойства воды также отличаются от свойств нормальных жидкостей теилоемкость жидкой воды почти в два раза больше теплоемкости льда (хотя обычно плавление вещества не влияет сильно на его теплоемкость), коэффициент термического расширения воды в интервале О—45 °С растет с повышением давления (хотя, как правило, коэффи-, циент термического расширения понижается с ростом давления) в том же температурном интервале с повышением температуры уменьшается сжимаемость воды в интервале температур О—25 °С вязкость воды уменьшается при повышении давления диэлектрическая проницаемость и коэффициент са М10Д1иффузии воды при повышении давления также ведут себя аномальным образом. [c.37]
Для объяснения аномальности коэффициента термического расширения воды следует принять во внимание, что наблюдаемое термическое расширение меньше, чем можно ожидать, исходя из увеличения эффективного радиуса молекулы при термическом расширении структурного каркаса. Действительно, заполнение пустот при повышении температуры влияет на тепловое расширение противоположно тому, как влияет увеличение эффективных радиусов. Увеличение давления так же, как и увеличение температуры, способствуют заполнению структурных пустот. Таким образом, при высоких давлениях большинство пустот уже занято и увеличение температуры может привести к заполнению только еще небольшого числа свободных пустот. Следовательно, с повышением давления коэффициент термического расширения будет уменьшаться. Однако при очень высоких давлениях (когда большинство пустот уже заполнено) основным результатом повышения температуры будет увеличение эффективных радиусов молекул, а заполнение незначительного числа оставшихся пустот будет иметь второстепенное значение. В результате коэффициент термического расширения в этом интервале давлений будет возрастать. Из-за нарушения ближнего порядка в воде при температурах 40—50 °С льдоподобность структуры будет иметь меньшее значение для изменения объема под действием температуры и давления. Таким образом, при повышенных температурах коэффициент термичесгКого расширения воды уменьшается так же, как и для большинства нормальных жидкостей. Аналогичным образом можно объяснить поведение сжимаемости воды. [c.49]
IV. Изобарйый коэффициент термического расширения воды ар — аномально мал [c.8]
Эти результаты еще раз показывают, что первичным продуктом ржавления железа в воде является гидроокись - -РеООН, а не безводная окись - -РезОд, возникающая в сухом воздухе. При изучении данной электронограммы можно обнаружить генетическую связь между обеими окисями. Об этом свидетельствует наличие широкого кольца с с = 1,476 А, соответствующего самой интенсивной линии окиси -РегОд (440), и аномальное расширение кольца с й = 2,513 А, соответствующего второй по интенсивности линии окиси -РегОз (ИЗ). Присутствие этих линий, отчетливо устанавливаемое на негативах при некотором увеличении, говорит о том, что в изучаемом образце молодой ржавчины уже начался процесс вырождения гидроокиси железа в безводную окись. Постоянная решетки окиси -РезОд, определенная по этим двум линиям, равна 8,34 А, что находится в согласии с предыдущими выводами. Причины отсутствия окиси -РезОд в образцах, исследованных в первых электронографических опытах (см. стр. 137), пока неясны. Возможно, что в процессе вырождения гидроокиси металлическое железо подслоя играет роль катализатора и что скорость этого процесса в обоих случаях была различной. [c.139]
Аналогичные выражения справедливы для теплоемкости п коэффициента теплового расширения. Структурные величины обычно сильно зависят от температуры. При комнатных (и более низких) температурах структурные вклады аномально велики. Так, в случае сжимаемости KstrlKoa ., b [170], в то время как для большинства других жидкостей это отношение меньше единицы [171]. В конечном счете все аномалии воды обусловлены лабильностью структуры воды в отношении воздействия теплом или давлением. В ряду наиболее характерных аномалий воды — резко нелинейная температурная зависимость объема, сжимаемости и теплоемкости с положительной второй производной. Это проиллюстрировано на рис. 3.7 на примере объема и сжимаемости воды и, для сравнения, сжимаемости нормальных жидкостей — спиртов и ртути [172—175]. [c.52]
УРАНА ОКСЙДЫ UOj, U3O8, и UO3. Д и о к с и д UO2 (минерал уранинит) - черно-коричневые кристаллы (табл.) при 30,44 К происходит фазовый переход парамагнетик- антиферромагнетик начиная с 2000 К наблюдается аномальный рост теплоемкости темперш-урный коэф. линейного расширения 9,З Ю- К (293-373 К), 1,0810 К- (1173-1273 К) твердость по Моосу 6-7 в воде не раств., не взанмод. с Hj, СО, газообразным НС1 с СС , в присут. S2 при 450 °С образует иСЦ в атмосфере О2 при т-ре ниже 250 С образует оксвды состава (л = 0-3,34). Получают UOj [c.44]
chem21.info
